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導語：“碳達峰”“碳中和(he)”的背景下，中國風(feng)、光等可再生(sheng)能源(yuan)發電(dian)(dian)并網規模持(chi)續高速增長(chang)，通(tong)過熱電(dian)(dian)協(xie)同技(ji)術和(he)機制，一方(fang)面(mian)可以(yi)有效地提(ti)升可再生(sheng)能源(yuan)消納空間，另外一方(fang)面(mian)也為可再生(sheng)能源(yuan)供熱提(ti)供了更(geng)加(jia)靈活(huo)(huo)的技(ji)術形式，為整個電(dian)(dian)力系統提(ti)供更(geng)高的靈活(huo)(huo)性和(he)可靠性。

中國北方許多地區風光資源豐富(fu)，“三(san)北”（西北、東北、華北）地區風電(dian)和光伏發(fa)電(dian)裝機(ji)增長迅猛，但是也面臨(lin)著本(ben)地消納(na)能力不足、風光波動性(xing)影(ying)響電(dian)網安全運行的(de)問題(ti)，同時風光電(dian)力外(wai)送也受到省間(jian)壁壘、外(wai)送通道(dao)容量(liang)、通道(dao)剛性(xing)運行要求的(de)約束，棄風棄光的(de)現象比較嚴重(zhong)。

尤其是在(zai)冬(dong)季，熱(re)電(dian)機組調(diao)峰能(neng)力(li)(li)受限而風電(dian)大(da)發的(de)(de)事(shi)情，矛盾(dun)更加(jia)嚴重(zhong)。面對冬(dong)季霧霾天(tian)氣等(deng)環境因素對人民生活影(ying)響(xiang)，在(zai)能(neng)源(yuan)(yuan)結構(gou)(gou)調(diao)整(zheng)的(de)(de)背景(jing)下，中(zhong)國北方地(di)區冬(dong)季供暖面臨著(zhu)調(diao)整(zheng)熱(re)源(yuan)(yuan)結構(gou)(gou)和(he)保障供熱(re)民生的(de)(de)雙重(zhong)壓力(li)(li)。

北歐(ou)提出(chu)的(de)第四(si)代(dai)區(qu)域供(gong)(gong)熱(re)理念，構(gou)建清潔的(de)分布式智能(neng)(neng)能(neng)(neng)源(yuan)網(wang)。從(cong)熱(re)源(yuan)結構(gou)上，充分利用(yong)可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)，完全摒棄化石燃料；從(cong)用(yong)戶角(jiao)度，其分布式可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)系統產生(sheng)的(de)能(neng)(neng)源(yuan)可(ke)(ke)以(yi)并入(ru)區(qu)域供(gong)(gong)熱(re)網(wang)，從(cong)熱(re)力公司向(xiang)(xiang)用(yong)戶的(de)單(dan)向(xiang)(xiang)供(gong)(gong)熱(re)轉為根據用(yong)戶需求的(de)雙向(xiang)(xiang)互動選擇；采用(yong)低溫(wen)(wen)區(qu)域供(gong)(gong)熱(re)系統，供(gong)(gong)水溫(wen)(wen)度在50～60℃，以(yi)提高能(neng)(neng)源(yuan)效(xiao)率和靈活性。

熱(re)(re)電(dian)聯產、熱(re)(re)泵技(ji)術(shu)、電(dian)鍋爐、儲熱(re)(re)、需求(qiu)側響(xiang)應等熱(re)(re)電(dian)協(xie)同技(ji)術(shu)是(shi)其重(zhong)要組成部(bu)分(fen)。相較于熱(re)(re)力，電(dian)力具有傳(chuan)輸(shu)距離長、損耗(hao)小(xiao)的(de)(de)優勢，但是(shi)也(ye)有瞬時平衡(heng)、不宜儲存的(de)(de)缺點。將電(dian)力系(xi)統(tong)和(he)熱(re)(re)力系(xi)統(tong)相融合、熱(re)(re)電(dian)系(xi)統(tong)聯動(dong)，可以綜合二者優勢，實現能源(yuan)系(xi)統(tong)的(de)(de)資源(yuan)優化配(pei)置。

熱電(dian)協(xie)同(tong)可以(yi)幫(bang)助熱力(li)(li)系統改善熱源(yuan)結構(gou)，降低化(hua)石能源(yuan)在熱源(yuan)結構(gou)中的比(bi)例(li)，同(tong)時也可以(yi)提高區域能源(yuan)互聯網中本地電(dian)力(li)(li)消(xiao)納水(shui)平，在冬季供(gong)暖期為電(dian)力(li)(li)系統提供(gong)更(geng)多的靈活性設備，有效(xiao)提高可再(zai)生(sheng)能源(yuan)利用比(bi)例(li)。

｜集中式供熱｜

在集中供熱(re)(re)(re)系統中，熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)可以作為熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)協(xie)同的(de)(de)(de)關鍵性組(zu)(zu)件，實(shi)現2個系統的(de)(de)(de)協(xie)調(diao)運(yun)行。通過在熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)的(de)(de)(de)產(chan)(chan)熱(re)(re)(re)回(hui)路中加(jia)入熱(re)(re)(re)泵(beng)、儲水罐等(deng)設備，調(diao)節熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)在保(bao)證其高效工況(kuang)下產(chan)(chan)熱(re)(re)(re)量(liang)和電(dian)(dian)量(liang)比(bi)例調(diao)節的(de)(de)(de)靈活性，以實(shi)現熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)在電(dian)(dian)力系統中的(de)(de)(de)調(diao)峰(feng)容量(liang)不受供熱(re)(re)(re)干擾，同時不影響整個機(ji)(ji)組(zu)(zu)的(de)(de)(de)能量(liang)轉(zhuan)換效率和機(ji)(ji)組(zu)(zu)設備的(de)(de)(de)運(yun)行壽命。

電(dian)力負荷(he)低谷期，電(dian)壓(ya)縮式熱泵消耗過剩(sheng)電(dian)，制取低溫(wen)水與高(gao)溫(wen)水，分別(bie)儲存(cun)在(zai)蓄(xu)熱罐中；而在(zai)電(dian)負荷(he)高(gao)峰期時(shi)，釋放高(gao)溫(wen)水用于替(ti)代部分供熱量，減少機組抽汽量，增加(jia)高(gao)峰發(fa)電(dian)能力。通過這些手段電(dian)廠(chang)(chang)發(fa)電(dian)調節(jie)范圍可(ke)增至50%～90%，同時(shi)可(ke)以更好地回收電(dian)廠(chang)(chang)余熱。

｜分布式供熱｜

在一些熱力用戶相對分散的(de)地(di)區，集(ji)中供熱的(de)管路熱損耗大、供熱效果(guo)不好，通過分散供熱，可以(yi)有效地(di)減少小(xiao)型采(cai)暖鍋爐的(de)應用，控制(zhi)空氣污染。

通過各種類(lei)型(xing)的(de)(de)熱(re)泵技(ji)術替(ti)代小(xiao)型(xing)采暖(nuan)鍋爐，一方面增加了本地(di)電(dian)(dian)力需(xu)求，可(ke)在供(gong)熱(re)領域(yu)消納更(geng)多的(de)(de)可(ke)再生能(neng)源電(dian)(dian)力（風電(dian)(dian)、光(guang)伏）；另一方面，以(yi)分布式(shi)(shi)熱(re)泵作(zuo)為(wei)熱(re)電(dian)(dian)協同(tong)的(de)(de)關鍵性組件，結(jie)合(he)分布式(shi)(shi)儲(chu)熱(re)或儲(chu)能(neng)設備，可(ke)以(yi)幫助分布式(shi)(shi)光(guang)伏和分散式(shi)(shi)風電(dian)(dian)更(geng)好地(di)實現(xian)小(xiao)范(fan)圍的(de)(de)能(neng)源利用平衡(heng)。

通過在北方地(di)區試驗，低溫空氣源熱(re)(re)泵等熱(re)(re)泵技(ji)術單位(wei)面(mian)積(ji)采暖電耗為(wei)18～40kWh/m2，與其他化(hua)石(shi)能源供(gong)熱(re)(re)相比，成本相對較高。但(dan)考慮大氣污染控制、散(san)煤替(ti)代等方面(mian)的(de)制約因(yin)素日益提高，淺(qian)層地(di)溫能熱(re)(re)泵技(ji)術、空氣源熱(re)(re)泵技(ji)術已成為(wei)北方地(di)區農(nong)村清潔供(gong)暖的(de)重要技(ji)術手(shou)段。

儲熱式電(dian)鍋爐將用(yong)電(dian)低谷時(shi)段的(de)電(dian)力(li)(li)轉(zhuan)換為熱力(li)(li)，能有效增(zeng)加(jia)低谷時(shi)段的(de)電(dian)力(li)(li)消納能力(li)(li)，緩(huan)解電(dian)力(li)(li)系統中(zhong)可再生(sheng)能源比(bi)例不斷上(shang)升帶來(lai)的(de)挑(tiao)戰。在(zai)(zai)棄風嚴重的(de)“三北(bei)”地(di)區，電(dian)鍋爐供(gong)熱的(de)應用(yong)規模都在(zai)(zai)不斷增(zeng)加(jia)，相關的(de)政策機制也在(zai)(zai)探索中(zhong)。

張家口市探索建立了“政(zheng)府(fu)、電(dian)網、發電(dian)企業、用戶”的四方協(xie)作機(ji)制，通(tong)過政(zheng)府(fu)補貼、降低(di)電(dian)網輸配(pei)電(dian)價(jia)(jia)和(he)利(li)用用電(dian)低(di)谷時(shi)段供(gong)暖的方式，實現用戶供(gong)暖電(dian)價(jia)(jia)為0.15元(yuan)/kWh左右(you)，2017年(nian)底前實現500萬m2的電(dian)供(gong)暖。

｜熱電協同項目｜

2022年(nian)冬季(ji)奧(ao)運會的舉辦地崇禮，為實現(xian)“綠色(se)低碳奧(ao)運”的目標，通過熱(re)(re)電(dian)協同的理念，建立(li)以清(qing)潔低碳可(ke)再生(sheng)能源為基(ji)礎的電(dian)力(li)和熱(re)(re)力(li)系統(tong)。

規劃以(yi)比賽場館附近(jin)的風電(dian)和(he)光伏發電(dian)作(zuo)為奧(ao)運場館和(he)奧(ao)運村的主供(gong)電(dian)源(yuan)(yuan)，依(yi)托(tuo)(tuo)冀北電(dian)網，實現高比例(li)可(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源(yuan)(yuan)的電(dian)力(li)(li)利(li)用(yong)，滿(man)足區域(yu)電(dian)力(li)(li)負荷(he)；依(yi)托(tuo)(tuo)熱(re)泵等(deng)技術將(jiang)(jiang)可(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源(yuan)(yuan)電(dian)力(li)(li)轉化為熱(re)力(li)(li)，同時利(li)用(yong)太陽能(neng)、地(di)熱(re)等(deng)可(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源(yuan)(yuan)供(gong)熱(re)技術，實現高比例(li)可(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源(yuan)(yuan)的熱(re)力(li)(li)利(li)用(yong)，滿(man)足同等(deng)容量的熱(re)力(li)(li)負荷(he)；在熱(re)電(dian)協同系統中，電(dian)池儲能(neng)站、蓄熱(re)鍋爐和(he)電(dian)動汽車充放電(dian)系統等(deng)靈活性技術，將(jiang)(jiang)對平衡電(dian)力(li)(li)和(he)熱(re)力(li)(li)需(xu)求起到重要的支(zhi)撐作(zuo)用(yong)。

目前，大(da)部(bu)分熱電協(xie)同技(ji)術(shu)的經濟性(xing)較差，一方面需要政(zheng)府(fu)出臺相(xiang)應(ying)的激勵機制和補貼(tie)政(zheng)策，鼓勵可再生(sheng)能(neng)源對燃煤的替(ti)代；另一方面需要通過完善(shan)市(shi)(shi)場機制，在市(shi)(shi)場交易中能(neng)夠體現熱電協(xie)同技(ji)術(shu)所帶來的系統靈活(huo)性(xing)的價值。

注：本文節選論文《淺析可再生能源供熱與區域熱電協同》，作者韓雪、胡潤青，來自國家發展和改革委員會能源研究所。